Astrophysique des sources de haute

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Astrophysiquedes sources de haute énergie des
photons aux particules

Pascal Coyle, Bernard Degrange, Philippe Goret,
Isabelle Grenier, Dy-holm Koang, Etienne
Parizot, Eric Plagnol, S.R.L, Tiina Suomijarvi,
Sylvaine Turck-chiese, Pascal Vincent
La Colle sur Loup, Octobre 2004
S.
Rosier-Lees Journées de prospectives DAPNIA-IN2P3

LAPP, ANNECY
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Introduction

• Lunivers est le siège de phénomènes extrêmes
• Champs magnétiques et électriques intenses
• Températures extrêmes
• Champs intenses de gravité
• Source de production de particules de grande
  énergie
• (109 eV à 1021 eV)
• Nécessaire daccroître les complémentarités des
  observations
• Sur la gamme dénergie Multi longueurs donde
• sur le type de particules Astronomie Multi
  Messagers

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Phénomènes extrêmes
AGN
Pulsar
SNR
GRB
Radio Galaxy
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Astronomie Multi messagers

• Comment sont ils produits ?
• quels mécanismes daccélération possibles
• pour atteindre ces énergies ?
• Qui sont ils ?
• Les particules chargées (p,e) qui sont
• les particules primaires accélérées
• Les rayonnements ? les ?
• parfois les ondes gravitationnelles, les noyaux

Accélérateur
e,p
Cible Radiation et gaz autour de laccélérateur
e
p
?,?
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Astronomie Multi messagers

• Comment se propagent-ils?
• Champs magnétiques galactiques et
  extragalactiques (e,p)
• Perte de linformation sur la source sauf si
  Ultra Haute Energie
• Mesures de spectres en énergie seront utiles
  pour mieux modéliser
• La propagation des RC dans la galaxie ou
  extragalactiques
• Interaction avec les fonds IR,CMB (??,chargés)

e
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Astronomie Multi messagers

• Objectifs scientifiques
• Fonctionnement des accélérateurs cosmiques
• Compréhension des mécanismes daccrétion-éjection
  dans (AGN, Quasars, ?quasars, )
• Environnement électromagnétique des pulsars
• Onde de choc des restes des supernovae
• Existe-t-il de nouveaux états de la matière ?
• Etoiles à neutrons, étoiles à quark
• Nouvelle physique
• Sonder la gravitation en champ extrême
• Recherche indirecte de matière noire
• Défauts topologiques

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QUASAR MICROQUASAR

108 M?
3 à 10 M? extra galaxies
notre galaxie gt100 Mpc
lt20kpc
?, ?
Cascade des particules dans les jetsorigines
leptoniques ou hadroniques ?
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Sursauts Gamma(1)

• Deux classes
• sursauts Longs ( 20 s) effondrement détoiles
• massives en trou noir
• sursauts courts(100ms-1s ),
• coalescence de système binaire étoiles à
• neutrons ou système étoile à neutron-trou noir?
• Afterglows

Trou noir accrétant
Éjection relativiste
BeppoSax Rayons X
8 heures
3 jours
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Sursauts Gamma(2)
INTEGRAL

• Source multi-messagers
• Grand facteur de Lorentz (gt100)
• gamma de plus de 10 GeV
• protons de 1021 eV
• neutrinos de 1014 eV
• rayonnement gravitationnel
• (sursauts courts)
• Liens avec la cosmologie
• Les galaxies hôtes des sursauts gamma
• représentent un échantillon de galaxies à grand z
• Nécessite dun système dalerte (HETE-2,INTEGRAL)
  bientôt SWIFT

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Recherche de matière noire indirecte

• Annihilations du neutralino le plus léger
• Flux dépendent de paramètres SUSY
  Astrophysiques

? ? ? Z ?, ?? (1st loop)
Visibles via e, ?p, ? , ?D, ?
?prod ? lt?vgt ??2/m?2 ? g(propagation)
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M? 80.3 GeV
EGRET data
A.Morselli, A. Lionetto, A. Cesarini, F. Fucito,
P. Ullio, astro-ph/0211327, astro-ph/0305075
GLAST 2 ans de prises de données

• ?, ?

(Galprop)

• Centre de la galaxie
• Sources extragalactiques

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e, ?p, ?D

• Localement ( système solaire)

AMS 1 an
m? ? 130.3 GeV
?
AMS 1 an
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Stratégie

• Développer les instruments
• détection des RC chargés
• détection des gamma
• détection des neutrinos
• Avoir la plus grande acceptance
• grande couverture du ciel,
• grande surface,
• grande gamme dynamique

• Etienne Parizot

• Philippe Goret

• Paschal Coyle

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Discussion

• Isabelle Grenier
• Eric Plagnol

• Discipline charnière
• Astrophysique
• Physique des particules
• Physique des plasmas et Astrophysique nucléaire
• Comment mettre en place ces recherches multi
  messagers ?

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Rayons Chargés

• Etienne Parizot

Du Gev à qq 100 geV Ballons -gt expériences
satellites

• gt TeV Télescopes aux sols

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Astronomie Gamma

• Philippe Goret

• Grande avance
• Multi longueurs donde spatial ( X,MeV,GeV) et
  terrestre (gt 100 GeV)
• En pleine évolution avec les résultats de Hess au
  TeV
• Majeur doptimiser les recouvrements en énergie
• entre télescopes terrestres et spatiaux (20-30
  GeV) et de faire des
• observations simultanées

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Astronomie Neutrino

• Paschal Coyle

• Plus récent
• Défi technologique
• très prometteur
• Important de couvrir tout le ciel et daugmenter
  la surface de détection